建筑防火設計中人員安全疏散方法研究

董永鋒

(佛山市消防支隊,廣東佛山 528000)

建筑防火設計中人員安全疏散方法研究

董永鋒

(佛山市消防支隊,廣東佛山 528000)

隨著經濟社會的快速發展,各種大規模、多功能、綜合型建筑體不斷涌現。與此同時,建筑物內發生火災造成人員傷亡的事件時有發生。因此,建筑物內人員安全疏散設計,對于整個建筑物的消防安全設計至關重要,是建筑防火設計中最根本、最關鍵的技術。文章介紹了規格式設計方法和性能化設計方法的基本原理,分析了兩種方法各自的特點,對于工程實際中人員安全疏散設計具有一定的指導意義。

消防安全 人員疏散 設計

1 人員安全疏散設計綜述

火災中人員的安全疏散是指在火災煙氣未達到危害人員生命的狀態之前,將建筑物內的所有人員安全地疏散到安全區域的行動。人員安全疏散設計的原則就是在發生火災時,人員疏散到安全區域的所需時間要小于危險到來的時間,這樣才能確保人員的生命安全。

人員所需疏散時間就當建筑發生火災后,處在危險區域的人員撤離火災現場并達到安全區域實際使用的時間。它包括察覺時間、預動時間、行動時間。但是一些客觀因素或主觀因素都會對疏散時間有所影響,例如:人員分布及其身體狀況、人流密度、人員對建筑的熟悉程度及發生火災的心理反應,還有火災報警器的性能等各種有關因素。

可用疏散時間是指從火災發生到火災發展到致使建筑內某個區域達到人的耐受極限的時間。影響可用疏散時間的因素主要有:建筑是否發生轟然、煙氣層高度、熱輻射、熱對流、煙氣毒性、能見度、建筑構造的破壞程度和倒塌等。

2 規格式人員疏散設計方法

根據規范的人員安全疏散設計方法,稱為“規格式”或“處方式”設計方法,就是依照《建筑設計防火規范》、《高層民用建筑設計防火規范》等相關規范進行安全設計,設計人員只需要按照規范條文的要求按部就班地進行設計,不用考慮所設計的建筑物具體達到什么樣的安全水平。我國目前實施的規范為了達到安全疏散的目標,采用控制安全疏散距離、安全出口的寬度和數量、確定疏散人數等方面進行。

表1 單層、多層民用建筑安全疏散距離 [2]

表2 高層民用建筑安全疏散距離 [3]

表3 ASET控制判據指標[4]

2.1 安全疏散寬度的確定

確定安全疏散寬度的方法是預先按設定的安全疏散時間、人流通行能力等已知因素,計算出“百人寬度指標”。在設計時,按使用人數乘上“百人寬度指標”即為疏散總寬度。百人寬度指標可按下列公式計算:

百人寬度指標=100b/(A·t)

式中 b—單股人流寬度(m),一般取0.55;

A—單股人流通行能力(人/min);對于平坡地面,A=43,對于階梯地面,A=37;

t—安全疏散時間(min),對于一、二級耐火等級建筑的劇院、電影院、禮堂,t=2 min;體育館,t=3～4 min[1]。

2.2 安全疏散距離的確定

在我國的規范中對各類建筑、場所的安全疏散距離作出了明確規定,如《建筑設計防火規范》對安全疏散距離的規定如表1、《高層民用建筑設計防火規范》對安全疏散距離的規定如表2。

2.3 疏散出口和疏散樓梯

為了在建筑發生火災時,迅速安全地疏散人員,減少人員傷亡,必須設置足夠的疏散出口。安全出口是指供人員疏散的直通室內外安全區域的出口。建筑物內安全出口設置的基本原則是,安全出口應分散布置,且在一般情況下不應少于兩個,使人員能夠雙向疏散。疏散樓梯和樓梯間是安全疏散的重要通道。樓梯的形式多種多樣,其形式不同,火災時人員疏散速度和疏散效果也有所不同。在進行人員疏散設計時,應根據建筑的性質、高度、層數等,選擇符合防火要求的疏散樓梯。

3 性能化人員疏散設計方法

3.1 性能化設計中人員安全疏散標準

建筑物發生火災后,建筑內的人員能否安全疏散主要取決于兩個特征時間:(1)火災發展到對人構成危險所需的時間,即可用安全疏散時間(ASET);(2)人員疏散到達安全區域所需要的時間,即所需安全疏散時間(RSET)。

若ASET大于RSET ,則人員能夠安全疏散;反之,則人員不能安全疏散。

3.2 可用安全疏散時間(ASET)的確定

火災時對人員構成危險主要有五種因素:火焰和煙氣層的熱輻射、煙氣層溫度、煙氣層高度、煙氣毒性以及能見度。

火場的可用安全疏散時間是綜合上述因素的影響,火災中,以上的影響因素哪一個先達到危險狀態就采取哪一個臨界條件的時間作為可用安全疏散時間。數學表達式為:

ASET=min(t1,t2,t3、t4,t5)

式中 t1—人員不能承受輻射熱的情況的來臨時間;

t2—人員不能承受火場空氣溫度的來臨時間;

t3—有害氣體濃度達到威脅人員安全的來臨時間;

t4—能見度影響人員疏散速度的來臨時間;

圖1 人員安全疏散分析程序

t5—其他因素危及人員安全的來臨時間。

3.3 所需安全疏散時間(RSET)的確定

人員疏散是伴隨著新的沖動的產生和行動過程中采取新的決定的一個連續過程,包括察覺(外部刺激)、行為和反應(行為舉止)、運動(行動)三個階段,這3個階段對應的時間分別為ta、tp、tm,則RSET的計算可用下式表示:

3.4 人員疏散分析過程及疏散模型

人員安全疏散分析研究可按照圖1的程序進行。

人員疏散的研究和分析主要包含兩個方面,其一是人員疏散模型結構的研究;其二是火災中人員行為和量化研究。在人員疏散的模型研究方面,目前國內外已有20多種較為成熟的人員疏散模型,例如CRISP模型、EXITT模型、EXODUS模型等。

4 結語

綜上所述,規格式人員疏散設計方法和性能化人員疏散設計方法有各自設計方法、優勢和缺點。

(1)規格式人員疏散設計方法所依據規范的很多條文是根據大量經驗教訓或試驗數據總結出來的,在其規定的范圍內具有很強的可靠性,而且設計簡單、便于操作。規格式防火設計一般不明確指出合理的安全目標或標準是什么,而是給出設計的最低標準。因此,這種設計很難做到既經濟又合理。(2)性能化人員疏散設計強調建筑物消防設計的整體性,綜合考慮消防設計的各個技術要素,注重安全目標的實現,有助于實現建筑消防設計的科學化、合理化,有利于新產品和新技術的推廣,適應現代建筑高科技化的要求。但也有一定的局限性,要求進行大量的定量計算,設計者必須具備堅實的火災安全的基礎知識,有些計算所需要的時間較長,工作量大。性能化設計方法還沒有形成一條系統化的分析和設計方法,在設計指標、設計方法、分析工具選擇方面沒有統一的標準,不易被大多數人所接受。(3)人員疏散設計一般應依據現行國家規范進行,只有現行規范中未涵蓋或性質特殊的建筑應用性能化的設計方法。

[1]周敏莉.安全疏散系統防火設計綜合分析探討[J]消防科學與技術.2000,19(2):21-23.

[2] GB 50016-2006,建筑設計防火規范[S].北京:中國計劃出版社,2006.

[3] GB 50045-95,高層民用建筑設計防火規范[S].北京:中國計劃出版社,2005.

[4]公安部消防局編.中國消防手冊.第三卷[J]上海科學技術出版社.2006,12:726.

董永鋒,男,廣東省佛山市消防支隊工程師,碩士,主要從事建筑消防設計審核工作。